mars 09
L’Internet des objets, ou la connexion d’objets intelligents via l’Internet ou un Intranet
Internet va inéluctablement continuer à croître rapidement, pour basculer dans “l’ère du Zettabyte”, tant en termes de taille et du nombre de machines connectées qu’en ce qui concerne de nombreuses applications innovantes. La connexion d’objets intelligents sera sans nul doute une autre de ces applications innovantes. Imaginez des milliards d’objets connectés à Internet, formant un système complexe et intelligent capable d’améliorer significativement notre vie de tous les jours.
Science-fiction? Non. La technologie existe, elle s’appelle IP, et elle constitue déjà la base de l’Internet. Cisco a eu un rôle prépondérant dans le développement de cette technologie, qui va faire de l’Internet des objets une réalité toute proche.
Qu’est-ce qu’un « objet intelligent » ?
Il s’agit d’un objet capable de s’identifier (par opposition à un objet passif) et/ ou qui peut effectuer des tâches plus sophistiquées, comme un capteur ou un actuateur. Un capteur peut obtenir des informations telles que la température, les vibrations, le bruit, la lumière, le son ou encore la pollution, tandis qu’un actuateur est un élément responsable d’une action, comme, par exemple, faire tourner un miroir ou modifier l’état d’un agent actif comme un thermostat.
Les objets intelligents sont généralement limités en puissance (CPU, RAM, Flash, power).
Typiquement, sur 1 cm2, on trouvera un microprocesseur, très peu de RAM (quelques dizaines de bytes), un peu de Flash (quelques douzaines de Kbytes), des interfaces et un module RF (Radiofréquence) ou CPL (Courant Porteur en Ligne). Le point critique, lorsque ces objets disposent de piles et sont connectés en sans-fil, est leur consommation en énergie.
Les flux de données sont souvent extrêmement limités (quelques paquets par minute, voire par mois), mais chaque bit transmis a un coût énergétique, et l’objet intelligent doit rester autonome (sans remplacement de pile) pendant 5 à 10 ans.
C’est face à ce problème d’économies d’énergie que la notion d’objet « intelligent » et les techniques de gestion de l’énergie deviennent primordiales. Ceci ne s’applique pas, bien entendu, aux objets connectés via CPL (ceux-ci peuvent cependant avoir des contraintes de mémoire, CPU, etc.).
Figure 1 – Un Objet Intelligent
numéro 25
“Manque” de standardisation … ou le syndrome du “Mon problème est différent”
Très tôt, l’impact possible des objets intelligents a été identifié, et ce dans de nombreux cas de figure. L’une des décisions clés de développement est toujours l’architecture et les protocoles de réseau utilisés.
Dans les faits, chaque application a fait l’objet de développements propriétaires (dans l’industrie, la domotique, les voitures – la raison invoquée étant toujours « mes besoins sont spécifiques ») ; le résultat, bien sûr, est l’incompatibilité des ces différentes solutions (ZWave, TSMP ou Zigbee, pour n’en mentionner que quelques unes), et l’absence de standard.
Ont même été proposés des « Gateways» de translation de protocoles vers IP afin d’accéder a ces réseaux, qui non seulement introduisent un niveau de complexité non négligeable, mais présentent également un manque d’efficacité en termes d’optimalité de routage, plusieurs problèmes de cohérence dans la qualité de services ou encore de convergence multi-couches en présence de pannes, pour ne mentionner que quelques uns de leur inconvénients. Cette absence de standardisation a sans nul doute été l’une des principales raisons qui expliquent pourquoi ces réseaux d’objets intelligents ne sont que peu déployés aujourd’hui, en comparaison des nombreuses applications qu’ils peuvent supporter.
Mais la situation change rapidement…
• Très tôt, Cisco a poussé à l’utilisation d’IP (« le » standard ouvert de l’Internet) dans les réseaux d’objets intelligents, a développé un stack IPv6 optimisé pour ces réseaux (qui ne requiert que 2K de RAM et 11K de Flash), et a participé à l’IETF (l’organisme de standardisation des protocoles de l’Internet) : 6lowpan Working Group & ROLL Working Group.
• 6lowpan travaille à l’optimisation des techniques de compression (RFC 4944), aux techniques de découverte de voisins automatiques, tandis que ROLL est dédié aux problématiques de routage dans des réseaux composés de très grands nombres d’éléments, de sécurité… Il importe de rappeler l’importance du routage de niveau 3 à la lumière des nombreuse technologies de niveau 2 adaptées à l’Internet des objets (802.15.4, Low power Wifi, Wibree sans compter les technologies CPL basse-tension). Rappelons-nous les nombreuses limitations et l’inéluctable complexité de routage à plusieurs couches en matière de cohérence de routage, optimalité des chemins, protection multicouches (approche « bottom- UP » à base de « timers » par couche, etc.).
• Un grand principe : « Toujours réutiliser quand c’est possible. Ne réinventer que lorsque c’est nécessaire ». La plupart des protocoles déjà définis et déployés dans l’Internet sont réutilisables tels quels pour les Objets Intelligents.
L’alliance IPSO
Une nouvelle alliance (IPSO : IP for Smart Object), dont Cisco est cofondateur, a été récemment formée et compte déjà plus de 40 membres après quelques mois d’existence. Son succès reflète le dynamisme et l’intérêt autour de l’IP pour les Objets Intelligents et la volonté de faire rapidement de l’Internet des Objets une réalité.
Les objectifs de cette alliance sont de produire des Livres Blancs, des tutoriaux et organiser des évènements de tests d’interopérabilité, les spécifications de protocoles étant effectués par l’IETF.
Quelques applications clé
Les applications innovantes sont sans limites, si ce n’est celles de notre propre imagination. Elles peuvent aller de réseaux à quelques dizaines de nœuds pour des scénarios domotiques à des millions de nœuds pour gérer une multitude de services à l’échelle d’une grande ville. Les scenarios mentionnés ci-dessous ne représentent qu’un très bref aperçu de l’ensemble des applications possibles.
La maison connectée
Parmi les applications de maison connectée, on peut citer, sans être exhaustif :
• La vidéo surveillance : capacité de lire le flux vidéo sur un téléphone portable et d’activer à distance la webcam ;
• La sécurité personnelle : détection de mouvements, de fuites (gaz, autres substances dangereuses) ;
• Les capteurs : température, humidité, fuites, eau ;
• Les économ ies d’énergie : avec la capacité de surveiller la consommation d’énergie de façon très granulaire, de produire des rapports, des recommandations pour économiser l’énergie, etc. En combinant plusieurs sources de données (présence, lumière, température, humidité), le système peut optimiser la consommation d’énergie pour le même rendu de confort ;
• Les appareils intelligents : maintenance proactive, diagnostic à distance ;
• Le contrôle de la m aison: lumière, température, fermeture des portes;
• Les soins à dom icile: appels d’urgence, monitoring journalier des signes vitaux.
Dans le contexte d’économies globales d’énergies, il est très probable que la maison connectée communiquera elle-même avec le réseau électrique national plus global, pour gérer efficacement la production / distribution d’énergie.
Les villes intelligentes
En plus des services mentionnés dans la maison intelligente, d’autres services peuvent être offerts à l’échelle de la ville : gestion dynamique du trafic, sécurité des routes, contrôle du trafic, détection des fuites dans la voirie, gestion environnementale, et les exemples d’applications (déjà demandées) ne manquent pas.
L’Internet des Objets n’est autre que l’Internet d’aujourd’hui, amélioré de l’intelligence de quelques (centaines de) milliards d’objets intelligents réalisant des tâches en support de nouvelles applications qui visent à améliorer notre vie quotidienne : initiatives écologiques, qualité de vie, sécurité, santé, automatisation, contrôle de processus, tout cela en utilisant un standard ouvert, l’IP, le protocole de l’Internet, gage et fondement de toute innovation.
Pour aller plus loin
Site du 6lowpan Working Group:
http://www.ietf.org/html.charters/6lowpan-charter.html Site du ROLL Working Group:
http://www.ietf.org/html.charters/roll-charter.html Site de l’alliance IPSO:
www.ipso-alliance.org
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